對長樂市江田水庫工程灌漿處理的實踐與體會

毛維錚

(福州市水利水電規(guī)劃設(shè)計院，福州350001)

1 工程基本情況

江田水庫位于福建省福州市長樂市江田鎮(zhèn)南洋山麓，距長樂市區(qū)約30 km。流域內(nèi)灌木叢生，植被覆蓋率高，水土保持條件較好。流域地處亞熱帶濕潤季風(fēng)氣侯區(qū)，雨量充沛，條件優(yōu)越。水庫以灌溉、飲水為主，受益區(qū)包括江田鎮(zhèn)及3個村，灌溉面積133.33 hm2。

所在河流為南洋溪，水庫壩址以上集雨面積5 km2，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、供水等綜合利用的小(1)型水庫。

水庫于1971年動工興建，壩型為砌石單曲拱壩，由于種種原因分2 期實施，Ⅰ期工程于1973年基本完成，1975年12月竣工，水庫總庫容92 萬m3，溢流段總長41.7 m，右岸基礎(chǔ)座落在強風(fēng)化巖基上，但出露高程很低，設(shè)計重力墩連接。

隨著江田地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，該地區(qū)需水量日增，庫容已不能滿足用水需求，建設(shè)單位著手進行Ⅱ期工程續(xù)建。

經(jīng)多方案比較，Ⅱ期工程壩體加高5 m較合適，壩頂高程99.46 m，最大壩高18.46 m，總庫容為170 萬m3，比現(xiàn)狀增加78 萬m3。

因左岸基礎(chǔ)出露高程以及基巖等高線與壩軸線交角太小，采用部分重力墩;右岸在原重力墩基礎(chǔ)上繼續(xù)加高，可滿足要求。大壩平面布置圖詳見圖1。

圖1 江田水庫大壩平面布置圖

2 壩體及壩基防滲存在的主要問題

2.1 工程地質(zhì)情況

工程地質(zhì)情況包括地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造2部分。

2.1.1 地形地貌

壩址位于江田鎮(zhèn)，為低山丘陵地貌，壩址處河床較窄，河谷呈不對稱“V”字型，兩岸山體雄厚，植被茂盛，但山坡較陡，坡度左岸約35 ～50°，右岸約25 ～40°，兩岸可見基巖出露。

2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

場地內(nèi)地層簡單，區(qū)內(nèi)出露的主要地層為燕山期(J3)花崗巖。第四系地層主要為坡殘積和沖洪積堆積，坡殘積層主要分布于山坡上，厚度0.5 ～2 m，沖洪積層主要分布于河床及沖溝口，為砂礫卵石，厚度1 ～4 m。第四系地層不整合覆蓋于花崗巖之上。

2.3 壩體情況

工程續(xù)建時先對壩體加固灌漿。在新舊接觸面進行錨筋鉆孔(深約1m)時，發(fā)現(xiàn)壩體空腹現(xiàn)象較嚴(yán)重，漿砌膠結(jié)材料大多采用黏土混合草木灰砌石，且在溢流壩外可見漏漿痕跡，據(jù)此可以判斷原工程存在較嚴(yán)重的質(zhì)量問題［1］。

經(jīng)參與建設(shè)的村民了解，由于當(dāng)時管理體制，有的建設(shè)者為節(jié)省勞力，將草木灰代替水泥從山下挑到山上水庫工地，工程存在隱患。壩體加高后將危及大壩安全，須先灌漿加固才能加高。

但砌體透水性強，不易灌漿，濃漿不能透過，壓力不能太大，否則會發(fā)生抬動［2］。最佳的漿比為2:1。砌體中混凝土極為疏松，部分混凝土圓柱狀芯樣中存在嚴(yán)重的骨料分離現(xiàn)象，芯樣表面粗糙，普遍存在氣孔，砌筑不夠飽滿，局部只有砂漿，無骨料。條石間混凝土多為碎塊狀。

此外，在局部地方發(fā)現(xiàn)粗骨料堆填，在鉆孔過程中發(fā)生坍塌、卡孔現(xiàn)象;甚至個別孔中發(fā)現(xiàn)孔洞及回填土。

2.2 壩基情況

1)在樁號0 +010－0 +021 及0 +053 以右至山體，發(fā)現(xiàn)全風(fēng)化巖(花崗巖全部風(fēng)化后經(jīng)地質(zhì)擠壓成為石英砂的密集物)，此種為花崗巖全風(fēng)化物，呈棕白色石英砂狀，基本不含黏粒，密實，鉆具不能壓入，但攪動后會散掉，水沖不下去［3］。透水性、抗?jié)B性不定。

因未挖槽處理，砌體與風(fēng)化接觸面薄弱。在灌漿過程發(fā)現(xiàn)在1.5 m滲徑、0.2 MPa壓力下很易向上游擊穿。多次發(fā)現(xiàn)，即使?jié)鉂{也無法止漏。后在低壓力(0.08 MPa)、較濃的漿比(0.6∶1)才堵住。

2)其他出露的巖基較好，基本上是微風(fēng)化花崗巖，呈肉紅色夾白色點狀斑晶，碎塊狀，質(zhì)硬脆。

3 設(shè)計加固方案的確定

3.1 灌前壓水試驗

從灌前壓水試驗來看，孔距為4 m(溢流壩段)，5 m(非溢流壩段)時，吸水率普遍屬極強透水;經(jīng)加密(實為Ⅱ序孔)，吸水率明顯降低。

溢流壩段從Ⅰ序平均q =76.7 Lu降到Ⅱ序平均q =28 Lu，經(jīng)過檢查孔又降為平均q =9.7 Lu。水泥單耗也從Ⅰ序83.1 kg/m降到Ⅱ序47.3 kg/m。經(jīng)過檢查孔又降為33.5 kg/m。

非溢流壩段從Ⅰ序平均q =70.4 Lu降到Ⅱ序平均q = 33.6 Lu，經(jīng)過檢查孔又降為平均 q=14.3 Lu。

水泥單耗Ⅰ序與Ⅱ序相差不大，但在檢查孔又降為23.2 kg/m。

3.2 設(shè)計加固方案確定

1)壩體采用水泥補強灌漿。①鉆孔孔徑，取樣孔采用Φ75，其余采用Φ56;②應(yīng)鉆進基巖0.5 m，但若遇到砌體是在全風(fēng)化基礎(chǔ)上時，應(yīng)鉆進2.0 m;③灌漿進程若遇孔洞等，應(yīng)采取適當(dāng)措施及時處理。

2)左岸山體采用風(fēng)鉆布孔，孔深4 ～6 m，孔距2 m，排距1.5 m，用水泥灌漿，漿比≥4∶1。

3)右岸山體與黏土心墻之間開挖寬1.5 m ×深1 m以上的結(jié)合槽。，開挖至要求后回填C20 混凝土(埋石率25%)。

4 灌漿情況和灌漿效果

4.1 灌漿情況

1)由于砌體與巖基石質(zhì)一樣，或有特大的巖石在巖基，難以界定砌體與巖基的接觸面，個別孔未打到巖基。

同時因設(shè)計揭示的情況與實際巖石有出入，造成鉆孔灌漿未能分清段長，會影響灌漿效果。

2)左岸壩體較好，基本達到要求，可不作處理。右岸按5m 的孔距，梅花型布置，無法達到設(shè)計要求，經(jīng)過打Ⅱ序孔(加密)之后，質(zhì)量有所改善。這時所布孔位呈方塊狀，因此把檢查孔布在方塊之中，仍未達到要求。便在方塊之中再補一排，這樣右岸相當(dāng)于布置三排，實踐證明這樣的布置較好。

3)溢流壩段，經(jīng)過處理有所改善。在高程87m以上，平均q ＜10Lu，質(zhì)量好于下段，建議在壩后平臺進行鉆孔，進行水泥灌漿。以典型剖面上可以看出，在溢流壩的高程87 m以下，再加鉆一排，孔深7 m左右，頂角10°傾向上游。

4)壩后表面仍有個別漏水，估計鉆孔未觸及到有關(guān)裂隙，須進行處理，可采用鑿孔，埋管進行灌漿。

4.2 灌漿效果

1)因存在全風(fēng)化基礎(chǔ)，特別在拱壩的溢流壩段，建議在計算拱壩的承載力過程中，考慮基礎(chǔ)的抗壓、抗剪、抗?jié)B情況，特別是抗?jié)B情況。

2)在Ⅱ期施工過程中，只對壩體進行補強灌漿，未對基礎(chǔ)進行固結(jié)和帷幕灌漿。壩體基本達到設(shè)計要求。右岸山體與砌體之間發(fā)現(xiàn)強風(fēng)化花崗石，須 處理以防止繞壩滲漏等問題。

表1 灌漿成果統(tǒng)計表

5 結(jié) 語

1)本壩體在補強灌漿前，砌石間砂漿(或混凝土)質(zhì)量低劣，結(jié)構(gòu)疏松，密實性差，且在溢流段支撐部分設(shè)置干砌石，對全拱段整體性有重大不利影響。所幸原壩前防滲混凝土質(zhì)量甚好，抗?jié)B性強，尚未形成壩體重大滲漏。本次擴建前進行一次全面的補強灌漿是十分必要的。

通過本次灌漿，增強了壩體的密實性。主體部分壓水試驗檢查及加密后，已使q ＜10 Lu，可作為密實性參考數(shù)據(jù)。

2)壩基溢流段有寬度10 m，非溢流段有20 m，深度下限不明的全風(fēng)化層，混凝土墊層未形成整體且厚度僅5 ～10 cm，這在壩基與基巖接觸面上形成薄弱環(huán)節(jié)。

雖然本次鉆進對此類全風(fēng)化巖體的承載力、抗剪性能及抗?jié)B性未能界定，但可判斷其物理力學(xué)性能強于土類。

3)在高程87 m平臺，對干砌區(qū)施灌時，采用孔口敞開自流式注漿，人工孔口摻砂，砂料隨漿液流入孔內(nèi)的方法。

此種方法是依靠進孔漿液形成的漿與砂料混合，加砂過程不能太快，最好是隨漿管出口射流帶入砂料，灌注中一般不發(fā)生干料堵孔情況。如被堵塞，以3/4 水管插入孔內(nèi)略加疏通即能恢復(fù)灌注。所注入摻砂漿液已發(fā)現(xiàn)可擴散至相鄰孔。

4)本次灌漿不斷調(diào)整分段及灌漿參數(shù)，取得較明顯的效果，至于未能將吸水率降至5 Lu以下，在于孔距難以滿足必要的要求。經(jīng)過灌漿后，回訪多次，工程運行正常。

6 體 會

1)灌漿仍是種較好的處理壩體滲漏的方法。特別是對于早期建設(shè)的小型水庫，由于缺失必要的地質(zhì)資料。

在灌漿過程中，特別是灌前壓力的確定，有利于檢查壩體的工程質(zhì)量，及早發(fā)現(xiàn)壩體情況。在灌漿后，也能分析灌漿效果。

2)前期地質(zhì)工作很重要。建議做好地質(zhì)勘察工作，以利于工程設(shè)計、施工，保證工程質(zhì)量。

［1］劉大力. 靈芝湖水庫壩基處理工程帷幕灌漿施工［J］. 黑龍江水利科技，2008，36(05):178.

［2］黃育華，盧賓. 余慶橋水庫高壓噴射灌漿防滲處理工程的施工［J］. 西部探礦工程，2005(S1):287－288.

［3］曹興山，陳志猛，陳厚軍. 帷幕灌漿在壩基防滲處理中的應(yīng)用—以新疆烏什水水庫為例［J］. 中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2007，18(01):104－110.